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AÇOS
e
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
Nelson VanzettiData :10/02/2013
FACEAR – Engenharia de Produção
•AçosO que é?
Aços são ligas de Ferro e Carbono com teor de
Carbono de 0,008 até 2% em peso além de certos elementos
residuais resultantes do processo de fabricação.
FACEAR – Engenharia de Produção
•AçosO que é?:
O limite de 0,008% corresponde à máxima solubilidade
do carbono no ferro à temperatura ambiente e o limite de
2,11% corresponde à máxima quantidade de carbono que
dissolve no ferro à 1148ºC
FACEAR – Engenharia de Produção
•AçosSistemas de Classificação
Os aços, em geral, são classificados em grau, tipo e classe.
O grau normalmente identifica a faixa de composição química do aço.
O tipo identifica o processo de desoxidação utilizado,
A classe é utilizada para descrever outros atributos, como nível de
resistência e acabamento superficial.
FACEAR – Engenharia de Produção
•AçosSistemas de Classificação
Exemplos:
1 – Grau: Composição – aço ao carbono e aço liga;
2 – Tipo: Processos de desoxidação – Alumínio, cálcio;
3 – Classe: Forma do produto acabado - Barras, chapas, tiras,
tubos, etc. Resistência: St42
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Aços
Definição para aço Liga
Aço-liga ou aço carbono que contém outros elementos de liga
ou apresenta elementos residuais em teores acima do que são
considerados normais
FACEAR – Engenharia de Produção
FACEAR – Engenharia de Produção
ELEMENTOS DE LIGA MAIS COMUNS
Cr Cu
Ni B
V Mn, Si, P, S (residuais)
Mo
W
Co
Aços
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Efeito dos Elementos de liga
Aumentam a dureza e a resistência
Conferem propriedades especiais como:
Resistência à corrosão
Estabilidade à baixas e altas temperaturas
Controlam o tamanho de grão
Melhoram a conformabilidade
Melhoram as propriedades elétricas e magnéticas
Diminuem o peso (relativo à resistência específica)
Deslocam as curvas TTT para a direita
Aços
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Manganês
Agente dessulfurante e desoxidante;
Aumenta a dureza e a resistência (%Mn>1%);
Baixa a temperatura de transformação da martensita ;
Entre 11-14% Mn alcança-se alta dureza, alta ductilidade e excelente
resistência ao desgaste (aplicações em ferramentas resistentes ao
desgaste).
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Enxofre
Agente fragilizador;
Se combinado com Mn forma MnS que pode ser benéfico (melhora a
usinabilidade);
Está presente em altos teores em aços para usinagem fácil.
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Níquel
Aumenta a resistência ao impacto (2-5% Ni)
Aumenta consideravelmente a resistência à corrosão em aços baixo
carbono (12-20% Ni)
Com 36% de Ni (INVAR) tem-se coeficiente de expansão térmica
próximo de zero (usado como sensor em aparelhos de precisão).
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Cromo
Aumenta a resistência à corrosão e ao calor
Aumenta a resistência ao desgaste (devido à formação de carbetos
de cromo)
Em aços baixa liga aumenta a resistência e a dureza
É normalmente adicionado com Ni (1:2)
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Molibdênio
Em teores < 0,3% aumenta a dureza e a resistência, especialmente
sob condições dinâmica e a altas temperaturas
Atua como refinador de grão
Melhora a resistência `a corrosão
Forma partículas resistentes à abrasão
Contrabalança a tendência à fragilidade de revenido
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Tungstênio
Mantém a dureza a altas temperaturas;
Forma partículas duras e resistentes ao desgaste à altas temperaturas
(Presente em aços para ferramentas)
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Silício
Tem efeito similar ao Níquel
Melhora as propriedades de resistência com pouca perda de ductilidade
Melhora a resistência a oxidação
Com 2% de Si é usado para a confecção de molas
Aumenta o tamanho de grão (necessário para aplicações magnéticas)
Agente desoxidante
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Boro
É um agente endurecedor poderoso (0,001-0,003%)
Facilita a conformação à frio
Tem efeito 250-750 vezes ao efeito do Ni
100 vezes ao Cr
75-125 vezes ao Mo
Aços microligados
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Cobalto
Melhora a dureza à quente;
É usado em aços magnéticos
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Titânio
Reduz a dureza martensítica e a endurecibilidade de aços ao cromo
Impede a formação da austenita em aços ao cromo
Aços
Sistemas de Classificação
Subdivisão para os aços-carbono
• Aços de baixo teor de carbono – C< 0,2%
• Aços de médio teor de carbono – 0,2>C<0,5%
• Aços de alto teor de carbono – C> 0,5%
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Aços
Sistemas de Classificação
Subdivisão para os aços-liga
• Aços de baixo teor de liga – ∑ Elementos< 8%
• Aços de alto teor de liga – ∑ Elementos > 8%
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Aços
Sistemas de Classificação
Subdivisão para os aços-liga
• Aços de baixo teor de liga – ∑ Elementos< 8%
• Aços de alto teor de liga – ∑ Elementos > 8%
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Aços
Sistemas de Classificação
A classificação mais utilizadas é a que considera a
composição química dos aços. As mais comumente usadas
são:
• AISI – AMERICAM IRON AND STEEL INSTITUTE
• SAE – SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS
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Aços
Sistemas de Classificação
Estas classificações serviram de base para o sistema
adotado no Brasil – ABNT (NBR6006)
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Aços
Sistemas de Classificação
A normalização unificada vem sendo utilizada com freqüência
cada vez maior é designada pela sigla UNS (Unified
Numbering System).
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AçosSistemas de Classificação
No sistema UNS, os metais são classificados em nove famílias
que recebem letras de identificação. Os aços ferramenta são a
família T (do inglês tool) . Além da letra da família os metais
são caracterizados por 5 dígitos, que podem incorporar os
números de designações já existentes.
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Aços
Sistemas de Classificação
A classificação AISI / SAE
Usa em geral quatro algarismos na forma ABXX.
A e B são números que identificam os principais elementos de
liga presentes no aço e seus teores, dados em porcentagem
de peso
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Aços
Sistemas de Classificação
A classificação AISI / SAE
Os algarismos XX indicam a porcentagem em peso do
Carbono do aço, multiplicado por 100
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Aços
Sistemas de Classificação
A classificação AISI / SAE
Assim um aço 1045 é:
um aço ao carbono (10XX)
contendo 0,45% em peso de carbono
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Aços
Sistemas de Classificação
A classificação AISI / SAE
Um aço 5160 :
um aço ao cromo
contendo 0,60% de carbono e de 0,8 a1,05% de cromo.
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Aços
Sistemas de Classificação
Quando o teor de carbono excede 1,00% o sistema
admite a utilização de cinco algarismos.
Por exemplo o aço 52100, que corresponde a 1,5% de
Cromo e 1% de carbono.
Este aço é conhecido comercialmente como aço prata.
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Aços
Sistemas de Classificação
A letra B entre os algarismos indica que o aço tem um
teor de boro de no mínimo 0,0005% em peso;
Ex: aço 10B46
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Aços
Sistemas de Classificação
Este sistema pode, ainda, conter a letra H depois da
numeração, significando que a especificação do aço é feita
pela sua temperabilidade e não somente por sua composição
química.
FACEAR – Engenharia de Produção
Aços
Sistemas de Classificação
Assim, um aço 5160H pode ter um teor de cromo
menor que o mínimo especificado, desde que atenda as
especificações de temperabilidade.
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Aços
Sistemas de Classificação
Sistema de classificação AISI /SAE
10XX - aço sem liga
11XX- aço de corte fácil com (com MnS)
13xx – Aço ao manganes – 1,75% Mn
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Aços
Sistemas de Classificação
23XX - aço ao Ni com 3,5% Ni
25XX - aço ao Ni 5% Ni
3XXX - aço ao Cr Ni
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Aços
Sistemas de Classificação4XXX - aço ao Mo
4045 - aço com 0,45C e 0,25Mo
4145 - aço com 0,45C 0,50 ou 0,95Cr e 0,25Mo
4345 - aço com 0,45C 1,80Ni 0,50 ou 0,80Cr e 0,25Mo
4645 - aço com 0,45C 1,80Ni e 0,25Mo
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Aços
Sistemas de Classificação4845 - aço com 0,45C 3,5Ni e 0,25Mo
5XXXX - aço ao Cr
50100 - aço com 1C e 0,50Cr
51100 - aço com 1C e 1,00Cr
52100 - aço com 1 C e 1,45Cr
FACEAR – Engenharia de Produção
Aços
Sistemas de Classificação 6XXX - aço ao Cr V
86XX – aço Ni Mo
87XX - aço Ni Mo
92XX – aço Si Mn
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Aços
Sistemas de Classificação 93XX - aço Ni Cr Mo
94BXX - aço Ni Cr Mo e no mínimo 0,0005% B
98XX – aço Ni Cr Mo
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AçosSistemas de Classificação
A classificação DIN
• A norma DIN 17100 adota sistema de
classificação dos aços, para construção em geral, em
função do seu limite de resistência a tração. Assim, um
aço St 42 corresponde a um aço com limite de
resistência à tração entre 42 e 50 Kg/mm2 (410 a 490
Mpa).
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Aços
Sistemas de Classificação
A norma DIN 17200, os classifica de acordo com a
composição química:
• Aços de maior qualidade são
classificados pela letra C (carbono) e o teor de C x
100:
C 35 – Teor médio de carbono 0,35%;
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Aços
Sistemas de Classificação
A norma DIN 17200, os classifica de acordo com a composição química:
• Aços finos com baixo P e S são designados pelas
letras Ck e o teor de C x 100:
Ck 15 – Baixo P e s com C médio de 0,15%;
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Aços
Sistemas de Classificação
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• Aços LigaRepresentados conforme exemplo:Teor de C → 37CrS 4 ← % final obtido através do multiplicador dos elementos ↓ de liga, no caso Cr Elementos de Liga
Elementos de Liga Multiplicador Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4
Al, Cu, Mo, Ti e V 10 P, S, N, C 100
Aços
Sistemas de Classificação
Um número que é 100x o % especificado de C;
Uso de símbolo dos elementos químicos que indicam os
elementos de liga;
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• Aços Liga
Aços
Sistemas de Classificação
Sequência de símbolos em ordem crescente do seu teor;
Números indicando o teor dos elementos de liga. Cada
número representa, respectivamente, a % média do elemento
indicado, múltiplicados pelos fatores dados na tabela e
arredondados para o mais próximo inteiro.
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• Aços Liga
Aços
Sistemas de Classificação
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Exemplo: 37CrS4: Este aço possui 0,37% de Carbono,
0,9% de cromo ( 4 x 0,9% = 3,60% - arredondando=4) além
do enxofre.
Aços
Sistemas de Classificação
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• Aços de Alta liga
Designação - letra X antes e dispensado o multiplicador:
Ex . X 10 Cr Ni Ti 1892 - Teor de C de 0,10%
- Teor de Cr de 18%
- Teor de Ni de 9%
- Teor de Ti de 2%
AçosSistemas de Classificação
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• Fundidos – Aços e Ferros
GG – Grauguss – Ferro cinzento;
GT – temperguss – Ferro nodular;
GH – hartguss – Ferro coquilhado;
GS – stahlguss – aço fundido;
Aços
Sistemas de Classificação
A classificação AISI utiliza sete categorias principais.
Aços rápidos, identificados pelas letras T e M
Aços-ferramenta para trabalho a quente, identificados pela
letra H
Aços-ferramenta para trabalho a frio, identificados pelas
letras O, A, D
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Aços
Sistemas de Classificação
Aços resistentes ao choque, identificados pela letra S
Aços-ferramenta para fins especiais, identificados pelas
letras L e F ou sem identificação
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Aços
Sistemas de Classificação
Aços-ferramenta para moldes, identificados pela letra P
Aços temperáveis em água , identificados pela letra W
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Aços
Sistemas de Classificação
Aço inoxidável é uma liga de aço ao qual é adicionado um
percentual de Cromo (>11%), para que esse elemento
proporcione ao inox propriedades de resistência à corrosão
através de uma fina e invisível camada depositada na
superfície do aço.
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Aços
Sistemas de Classificação
Os aços inoxidáveis classificam-se em três tipos básicos:
Austeníticos
Ferrítico
Matensíticos
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Aços
Sistemas de Classificação§ Austeníticos:
São as ligas mais nobres e mais comuns, série 300 (AISI
301,304, 304-L, 316 e 316 L AISI 321).
Tem grande utilização nos estados recozidos e encruados,
principalmente o AISI 301 com chamado efeito mola em
função de sua estrutura “austenítica”.
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Aços
Sistemas de Classificação
§ Austeníticos:
A estrutura austenítica é o que os torna interessantes tanto
para aplicações criogênicas (por não sofrerem transição dúctil-
frágil) como para aplicações à temperatura elevada, em
função das resistências ao amolecimento e à deformação a
quente.
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Aços
Sistemas de ClassificaçãoFerrítico:
São ligas menos nobres tendo sua grande utilização no estado
recozido, do ponto de vista de sua utilização são aços com
boas características de resistência à corrosão e de baixa a
média tenacidade e com boa resistência a oxidação
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Aços
Sistemas de Classificação
As desvantagens dos aços inoxidáveis Ferríticos estão
relacionadas a baixa resistência a impactos e dificuldades
associadas à soldagem.
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Aços
Sistemas de Classificação
Matensíticos:
São ligas com teores elevados de carbono tendo sua grande
utilização no estado temperado e revenido.
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Aços
Sistemas de Classificação
Aços martensíticos podem serem considerados equivalentes
aos aços para têmpera e revenimento com a diferença
principal do elevado teor de cromo que aumentam sua
temperabilidade e resistência ao amolecimento no
revenimento
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Aços
ABNT AISI UNI DIN JIS BS Brasil EUA Itália Alemanha Japão Inglaterra
AFNOR SISFrança Suécia
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Aços
Sistemas de Classificação
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Letras complementares:M – Aço Simens Martin;T – aço Thomas;W – aço Bessemer;Y – Aço LD;E – Aço forno elétrico;B – Usinagem (Bearbeiten)E – Cementado (Einsatzharten);G – Recozido (Gluehen);V – Beneficiado (vergüten);N – Normalizado (Normalgluehen);K – Deformado à frio.
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OBRIGADO
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